JP6673720B2

JP6673720B2 - トンネルの覆工コンクリートの打設管理方法

Info

Publication number: JP6673720B2
Application number: JP2016037043A
Authority: JP
Inventors: 山田　浩幸; 浩幸山田; 諭長沼
Original assignee: 株式会社鴻池組
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: JP2017155416A

Description

本発明は、トンネルの覆工コンクリートの打設管理方法に関するものである。

従来、トンネルの覆工コンクリート等のコンクリートの打設状態が目視で確認できない個所のコンクリートの打設状態を管理する方法として、当該個所に打設コンクリートの圧力を測定する各種測定機器を設置することによって、コンクリートの打設状態を感知する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜２参照。）。

特開２００２−３２７５３５号公報特開２０１３−２０５１５４号公報

ところで、上記従来のコンクリートの打設管理方法は、各種測定機器によって打設コンクリートの圧力を測定することにより間接的に確認するものであって、コンクリートの打設状態を直接確認できるものではなかった。

本発明は、上記従来のコンクリートの打設管理方法の有する問題点に鑑み、コンクリートの打設状態を直接確認することによって、コンクリートの打設状態が目視で確認できない個所のコンクリートの打設状態を確実に感知し、コンクリートの打設管理を正確に行うことができるようにしたトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法は、覆工型枠内のコンクリートが打設される位置に、光出力端面及び光入力端面が並んで位置するようにして光ファイバケーブルを敷設し、覆工型枠内に打設されたコンクリートが、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の位置に充填されたことを、光ファイバケーブルの光出力端面から出力された光線が、光入力端面に入力されないことによって感知するようにするとともに、覆工コンクリートに埋設される補強部材（覆工コンクリートの補強部材である鉄筋や鉄骨）に応力測定用センサを設置し、該応力測定用センサによって覆工コンクリートに埋設される補強部材に発生する覆工コンクリートの応力を測定するようにしたことを特徴とする。

この場合において、前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の対向する位置に、所定の間隔をあけて反射板を設置し、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面と反射板との間隙に充填されたことを感知するようにすることができる。

そして、前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面並びに反射板を、トンネルの天端部の位置で、かつ、光出力端面及び光入力端面並びに反射板の面が、覆工型枠内に打設されるコンクリートの流動方向と平行となるように設置することができる。

また、覆工型枠の表面に圧力測定用センサを設置し、該圧力測定用センサによって覆工型枠に作用する打設コンクリートの圧力を測定するようにすることができる。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法によれば、覆工型枠内のコンクリートが打設される位置に、光出力端面及び光入力端面が並んで位置するようにして光ファイバケーブルを敷設し、覆工型枠内に打設されたコンクリートが、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の位置に充填されたことを、光ファイバケーブルの光出力端面から出力された光線が、光入力端面に入力されないことによって感知するようにすることにより、コンクリートの打設状態が目視で確認できない、トンネルの覆工コンクリートの打設状態を直接確認することが可能となり、コンクリートの打設管理を正確に行うことができ、例えば、覆工コンクリートの打設量の不足による覆工型枠の背面の空洞の発生を未然に防止することができる。

また、前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の対向する位置に、所定の間隔をあけて反射板を設置し、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面と反射板との間隙に充填されたことを感知するようにすることにより、コンクリートの打設状態の感知精度を向上することができる。

また、前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面並びに反射板を、トンネルの天端部の位置で、かつ、光出力端面及び光入力端面並びに反射板の面が、覆工型枠内に打設されるコンクリートの流動方向と平行となるように設置することにより、覆工型枠内に打設されたコンクリートが光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面と反射板との間隙に自然に入り込んで充填されるようにすることでコンクリートの打設状態を正確に感知することができる。

また、覆工型枠の表面に圧力測定用センサを設置し、該圧力測定用センサによって覆工型枠に作用する打設コンクリートの圧力を測定することにより、覆工型枠の健全性を確保することができる。

また、覆工コンクリートに埋設される覆工コンクリートの補強部材である鉄筋や鉄骨に応力測定用センサを設置し、該応力測定用センサによって覆工コンクリートに埋設される部材に発生する覆工コンクリートの応力を測定するようにすることにより、打設後のコンクリートの応力状態を測定することができる。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法を実施するトンネルの施工現場の一例を示す縦断面図である。同覆工型枠の平面図である。光ファイバケーブル及び反射板のシステム構成を示す説明図である。光ファイバケーブル及び反射板の設置状態を示す説明図である。図４の光ファイバケーブル及び反射板の設置状態での実験結果を示す図である。

以下、本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法は、図１に示すように、覆工型枠１内にコンクリートを打設してトンネルを構築する場合において、図２〜図４に示すように、覆工型枠１内のコンクリートが打設される位置に、光出力端面２１及び光入力端面２２が並んで位置するようにして光ファイバケーブル（ツインファイバケーブル）２を敷設し、この光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２の対向する位置に、所定の間隔Ｄ１をあけて反射板３を設置し、覆工型枠１内に打設されたコンクリートが、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２と反射板３との間隙に充填されたことを、光ファイバケーブル２の光出力端面２１から出力された光線が、光入力端面２２に入力されないことによって感知するようにする。

この場合において、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２並びに反射板３を、トンネルの地山Ｔの天端部の位置で、かつ、光出力端面２１及び光入力端面２２並びに反射板３の反射面３１が、覆工型枠１内に打設されるコンクリートの流動方向と平行となるように、具体的には、トンネルの長手方向と平行となるように設置するようにすることが望ましい。
これにより、覆工型枠１内に打設されたコンクリートが光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２と反射板３との間隙に自然に入り込んで充填されるようにすることでコンクリートの打設状態を正確に感知することができる。

反射板３には、金属製又は合成樹脂製のＬ字状の部材を用い、光ファイバケーブル２の光出力端面２１から出力された光線が、反射板３によって反射されて、光入力端面２２に入力されるように、反射板３の反射面３１には、表面処理を施すことによって反射率を高めたり、反射率の高いアルミニウムテープ等の材料を取り付けるようにする。
また、光の乱反射を防止するために、内表面３２には、表面処理を施すことによって反射率を低減したり、反射率の低い黒色のビニルテープ等の材料を取り付けるようにする。

光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２の対向する位置に反射板３を設置するに当たっては、光出力端面２１及び光入力端面２２と反射板３の反射面３１との間隔Ｄ１を、数ｍｍ〜３０ｍｍ程度、好ましくは、５〜２０ｍｍ程度に設定して設置するようにする。
また、光ファイバケーブル２を、反射板３の基準面に台座３３を介して取り付けることにより、基準面に対して間隔Ｄ２（通常、１０ｍｍ程度）あけて設置するようにする。

光ファイバケーブル２は、ＬＥＤ光源を内蔵した光強度検出器２３に接続され、光強度検出器２３の出力は、例えば、モニタ用ＰＣ２４に接続され、コンクリートの打設状態をリアルタイムで監視できるようにする。

また、覆工型枠１の表面に圧力測定用センサ４を設置し、この圧力測定用センサ４によって覆工型枠１に作用する打設コンクリートの圧力を測定するようにすることができる。
ここで、圧力測定用センサ４の設置位置は、コンクリートの打設口の近傍域とすることが望ましい。
これにより、覆工型枠１の健全性を確保することができる。

また、図１に示すように、覆工コンクリートの鉄筋（及び／又は鉄骨）からなる補強部材Ｈの適宜個所（必要に応じて、複数個所。）に応力測定用センサ５を設置し、この応力測定用センサ５によって覆工コンクリートの補強部材Ｈに発生する覆工コンクリートの応力を測定するようにするができる。
なお、補強部材Ｈを設けない場合等には、覆工コンクリートに埋設される部材、例えば、覆工型枠１内の空間に設置され、覆工コンクリートに埋設されるアンカー等の測定用治具（図示省略）に応力測定用センサ５を設置し、この応力測定用センサ５によって覆工コンクリートの測定用治具に発生する覆工コンクリートの応力を測定するようにしてもよい。
これにより、打設後のコンクリートの応力状態を測定することができる。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法によれば、覆工型枠１内に打設されたコンクリートが、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２と反射板３との間隙に充填されたことを、光ファイバケーブル２の光出力端面２１から出力された光線が、光入力端面２２に入力されないことによって感知するようにすることで、コンクリートの打設状態が目視で確認できない、トンネルの覆工コンクリートの打設状態を直接確認することが可能となり、コンクリートの打設管理を正確に行うことができ、例えば、覆工コンクリートの打設量の不足による覆工型枠１の背面の空洞の発生を未然に防止することができる。

ここで、図５に、図４に示すようにコンクリートの流動方向（トンネルの長手方向）に沿ったＡ〜Ｃの位置に光ファイバケーブル２及び反射板３（反射板３を省略し、光ファイバケーブル２のみの２例を含む。）を設置し、一方側からコンクリートを流し込んだ実験結果を示す。
図５の実験結果から、コンクリートが流れ込んだ順に、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２と反射板３との間隙に充填され、光ファイバケーブル２の光出力端面２１から出力された光線が、光入力端面２２に入力されないことを感知できることを確認した。

また、図５の実験結果から、反射板３を省略し、光ファイバケーブル２のみでも、コンクリートが流れ込んだ順に、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２の位置に充填され、光ファイバケーブル２の光出力端面２１から出力された光線が、光入力端面２２に入力されないことを感知できることを確認した。
この場合、光ファイバケーブル２の光出力端面２１及び光入力端面２２の角度を両者が向き合うような傾斜面に加工することを好ましい態様として挙げることができる。

ところで、上記の光ファイバケーブル２に適用する光源や、覆工型枠１の表面に設置した圧力測定用センサ４及び覆工コンクリートの補強部材Ｈ等の覆工コンクリートに埋設される部材に設置した応力測定用センサ５の出力（測定値）を光の色や照度の変化により表示（見える化）することができる。
これにより、作業員が光の色の変化で打設時の状態（例えば、良好な状態を青色系統の光の色、注意が必要な状態を黄色系統の光の色、悪い状態を赤色系統の光の色、照度の大小で、その度合いを表示する等。）を現場で直接、直感的に判定することができる。

以上のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法を採用することによって、トンネルの覆工コンクリートの打設管理を正確に行うことができ、トンネルの覆工コンクリートの施工の品質を向上させることができる。

また、本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法において用いた光ファイバケーブル２（及び反射板３）は、狭い空隙であれば光出力が伝達され、空隙が充たされれば光出力が低下するという特性を有していることから、埋設管の閉塞状況の確認や地中における薬液注入材の充填状況の確認や地山の湧水状況の確認の用途にも用いることができる。

以上、本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法は、コンクリートの打設状態を直接確認することによって、コンクリートの打設状態が目視で確認できない個所のコンクリートの打設状態を確実に感知し、コンクリートの打設管理を正確に行うことができることから、トンネルの覆工コンクリートの打設管理の用途に好適に用いることができる。

１覆工型枠
２光ファイバケーブル
２１光出力端面
２２光入力端面
３反射板
４圧力測定用センサ
５応力測定用センサ
Ｈ補強部材
Ｔトンネルの地山

Claims

覆工型枠内のコンクリートが打設される位置に、光出力端面及び光入力端面が並んで位置するようにして光ファイバケーブルを敷設し、覆工型枠内に打設されたコンクリートが、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の位置に充填されたことを、光ファイバケーブルの光出力端面から出力された光線が、光入力端面に入力されないことによって感知するようにするとともに、覆工コンクリートに埋設される補強部材に応力測定用センサを設置し、該応力測定用センサによって覆工コンクリートに埋設される補強部材に発生する覆工コンクリートの応力を測定するようにしたことを特徴とするトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法。
前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面の対向する位置に、所定の間隔をあけて反射板を設置し、光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面と反射板との間隙に充填されたことを感知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法。
前記光ファイバケーブルの光出力端面及び光入力端面並びに反射板を、トンネルの天端部の位置で、かつ、光出力端面及び光入力端面並びに反射板の面が、覆工型枠内に打設されるコンクリートの流動方向と平行となるように設置することを特徴とする請求項２に記載のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法。
前記覆工型枠の表面に圧力測定用センサを設置し、該圧力測定用センサによって覆工型枠に作用する打設コンクリートの圧力を測定することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のトンネルの覆工コンクリートの打設管理方法。